USB 充電の仕組みと携帯電話が時々爆発する理由

ユニバーサル シリアル バス (USB) は、PC、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、カメラ、その他の多数のデバイスで最も広く使用されているポートの 1 つになりました。 データ転送とは別に、ほとんどのガジェットを充電するための標準でもあります。

独自のポートを残して（もちろん Apple の Lightning を除く）USB により、ポートごとに異なる充電器や電源を用意する必要がなくなりました。 ここでは、USB で実際にデバイスを充電する方法についてのクイッククラッシュコースを紹介します。

USBデバイスの種類は？

その名前にもかかわらず、実際には現在、USB 1.0、2.0、3.0、および 3.1 の 4 つの規格があります。 次に、USB A、USB B、microUSB、miniUSB、そして新しい USB C というコネクタがあります。インターフェイスよりも規格を理解することが重要です。 古い USB 1.0 と 2.0 には、コネクタに 4 つのピンがあり、ケーブル内に 4 本のワイヤが付いています。 ピンのうち 2 つはデータを伝送し、他の 2 つは最大 5 ボルトの電源をサポートする能力を備えています。 一方、USB 3.0 には 5 つの追加ピンが付属しており、実質的に 9 本のワイヤがあることを意味します。 すべての USB 接続にはホストとデバイスが含まれます。 電気はホストからデバイスにのみ流れることができますが、データはどちらの方向にも転送できます。

実際の電流に関して言えば、USB ポートは 3 つあります。 標準ダウンストリーム ポート、充電ダウンストリーム ポート、および専用充電ポートです。 最初の 2 つは PC やラップトップにあり、3 番目の種類は通常、充電器にあります。 USB 1.{1}} および 2.0 の標準ダウンストリーム ポートは、最大 500mA または 0.5A を供給できます。 ただし、USB 3.0 では、これが最大 900mA または 0.9A になります。 充電ダウンストリームおよび専用充電ポートは、最大 1,500mA または 1.5A を供給します。 最新かつ最速のUSB 3.1は、SuperSpeed+モードとも呼ばれる10Gbpsのスループットをサポートしています。 これは、1.5A および 3A の電源供給能力もサポートします。

徐々に新しい標準になりつつある USB-C には、まったく異なるコネクタが付属しています。 Apple の Lightning コネクタと同様に、形状が異なるだけでどちらの向きでも差し込むことができます。 USB 3.0 の 2 倍の機能をサポートでき、より多くの電力を供給できることになります。 USB-C コネクタを USB 3.1 標準と組み合わせることで、新しい Thunderbolt 3 は最も高速なインターフェースの 1 つになりました。0 は USB-C ベースで、40Gbps の能力があります。 USB 3.1 は必ずしも新しい USB-C ポートを必要とするわけではなく、古いコネクタにも実装できることに注意してください。

USB-C は、その高速性と電源供給機能のおかげで、ラップトップの標準の microUSB ポートや従来の USB-A ポートに取って代わりつつあります。 OnePlus 3/3T や新しい OnePlus 5 などのスマートフォンは、最大 4A の充電をサポートします。 MacBook Pro や昨年の 12- インチ MacBook などのノートパソコンは、ブースで電力を供給するために 45 W アダプターを備えた USB-C 電源に依存しています。 USB-C には、VGA、HDMI、ディスプレイ ポート、ハイファイ オーディオなどの複数のインターフェイスをサポートできるため、さらにいくつかの利点があります。

相互運用性

良いことに、新しい USB 標準はすべて下位互換性があるということです。 つまり、1A または 1.5A をサポートするデバイスで 3A の充電器を使用すると、問題なく動作します。 任意の USB デバイスを任意の USB ケーブルと任意の USB ポートに接続できます。 より高い定格の充電は、低速対応デバイスでの充電プロセスを実際に高速化します。いいえ、爆発することはありません。 もちろん、高速化プロセスは新しいデバイスを使用している場合にのみ機能します。 2007 年に USB Implementers Forum によってリリースされたバッテリー充電仕様に準拠していない古いデバイスは、0.5A でのみ充電されます。

USB 3.1 と USB-C ポートの採用が進むにつれて、将来的には、特にスマートフォンなどの急速充電デバイスがさらに増えることが予想されます。

携帯電話が爆発する可能性はありますか?

答えは「はい」でもあり、「いいえ」でもあります。 充電中に携帯電話が爆発したというニュース報道を見たことがあると思います。 ほとんどの場合、原因は USB コネクタやケーブルではありません。 Samsung Galaxy Note 7 の悪名高い事件のように、携帯電話の爆発は通常、バッテリーの欠陥が原因です。しかし、充電器やケーブルの欠陥によってスマートフォンが損傷する可能性はわずかにあります。

携帯電話が爆発する主な原因は、内部にあるリチウムイオン電池です。 漏電につながる外部損傷 (携帯電話の落下など)、または短絡につながる内部損傷は、爆発の潜在的な原因となります。 もう 1 つのケースは、携帯電話が充電中の場合です。 スマホを充電すると熱くなりますよね。 これは、高速走行時に大量のエネルギーがバッテリーに注入されるためです。 これも、内部セルが故障した場合に内部短絡を引き起こす可能性があります。 これは、非常に高温の場合、またはバッテリーに欠陥がある場合に発生します。 過充電でも、バッテリーが安全レベルを超える電流を受け取ると、過熱につながる可能性があります。

基本的に、携帯電話の充電に使用する USB ケーブルと充電器は、電流の流れの安全レベルに準拠する必要があります。 上記のいずれかを行うと、スマートフォンがカリカリに焼けてしまう可能性があります。 したがって、推奨されるのは、